WO2024122166A1 - 成形システム - Google Patents

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WO2024122166A1
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metal pipe
pipe material
metal material
unit
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PCT/JP2023/035619
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French (fr)
Inventor
昂 板垣
紀条 上野
Original Assignee
住友重機械工業株式会社
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D43/00—Feeding, positioning or storing devices combined with, or arranged in, or specially adapted for use in connection with, apparatus for working or processing sheet metal, metal tubes or metal profiles; Associations therewith of cutting devices
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating

Definitions

  • This disclosure relates to a molding system.
  • Patent Document 1 the device described in Patent Document 1 is known as a device for processing heated metal material.
  • This processing device is a forming device.
  • the forming device can bring the heated metal pipe material into contact with a forming die to form it, and can simultaneously harden it.
  • the present disclosure has been made to solve these problems, and aims to provide a forming system that can quickly transport electrically heated metal material to the processing area.
  • the forming system according to the present disclosure is a forming system for heating a metal material, and includes an electric heating unit that electrically heats the metal material, a processing unit that processes the heated metal material, and a roller conveying unit that conveys the heated metal material between the electric heating unit and the processing unit.
  • the forming system includes an electric heating section which electrically heats the metal material, and a processing section which processes the heated metal material. Therefore, the metal material electrically heated by the electric heating section is processed in the processing section.
  • the forming system includes a roller conveying section which conveys the heated metal material between the electric heating section and the processing section. Therefore, the roller conveying section can quickly convey the metal material electrically heated in the electric heating section towards the processing section using multiple rollers without chucking or the like. As a result, the electrically heated metal material can be quickly conveyed to the processing section.
  • the roller conveying section may convey the heated metal material in the same position as when the metal material is processed in the processing section.
  • the processing section can quickly process the conveyed metal material without having to change its direction.
  • the roller transport unit may transport the metal material parallel to the reference axis at a position offset from the reference axis.
  • the roller transport unit can transport the heated metal material while maintaining the same orientation of the metal material when processing is performed in the processing unit. Therefore, by moving the metal material in parallel by the amount of offset from the reference axis, the processing unit can quickly process the transported metal material without having to change direction.
  • the processing section may be a forming device that presses and shapes the metal material.
  • the forming device can quickly form the electrically heated metal material while suppressing a drop in temperature.
  • the processing section may be a high-temperature heating section that heats the metal material to a higher temperature than the electrically heated section.
  • the high-temperature heating section can quickly heat the electrically heated metal material to a higher temperature while suppressing a drop in temperature.
  • the molding system may further include a transfer section that transfers the metal material heated by the electrical heating section to the roller transfer section.
  • the transfer section can quickly transfer the electrically heated metal material to the roller transfer section.
  • This disclosure provides a forming system that can quickly transport electrically heated metal material to the processing area.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a molding system according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a schematic diagram showing a configuration of a molding system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the operation of the molding system.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the operation of the molding system.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a molding system according to a modified example.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a molding system according to a modified example.
  • FIGS. 1 and 2 are schematic diagrams showing the configuration of a molding system 100 according to this embodiment.
  • the molding system 100 is a system for molding a metal material.
  • the molding system 100 also functions as a heating system for heating the metal material.
  • the molding system 100 includes a processing unit 1, an electrical heating unit 2, a roller conveying unit 3, and a transfer unit 4.
  • a metal pipe material 5 is used as the metal material.
  • the processing unit 1 is a device that processes the heated metal pipe material 5.
  • a forming device 10 that presses and forms the heated metal pipe material 5 is used as the processing unit 1.
  • the forming device 10 is a device that forms the heated metal pipe material 5 with a forming die 11.
  • a forming device that supplies a fluid to the heated metal pipe material 5 and brings it into contact with the forming surface of the forming die 11 to form and quench a hollow metal pipe is used as the forming device 10.
  • the forming device 10 is installed on a horizontal plane.
  • the forming device 10 includes a forming die 11, a holding unit 12, and a fluid supply unit 13.
  • the metal pipe material 5 refers to a hollow article before the completion of forming in the forming device 10.
  • the metal pipe material 5 is a pipe material of a steel type that can be hardened.
  • a reference axis CL1 of the metal pipe material 5 when the metal pipe material 5 is placed in the forming device 10 is set.
  • the direction in which the reference axis CL1 extends may be referred to as the "axial direction D1".
  • the horizontal direction perpendicular to the axial direction D1 may be referred to as the "width direction D2".
  • the molding die 11 is a die for forming a metal pipe from the metal pipe material 5, and includes a lower die 16 and an upper die 17 that face each other in the vertical direction.
  • the lower die 16 and the upper die 17 are made of steel blocks.
  • the lower die 16 and the upper die 17 each have a recess for accommodating the metal pipe material 5.
  • each recess forms a space of the target shape for forming the metal pipe material 5. Therefore, the surface of each recess becomes the molding surface of the molding die 11.
  • the lower die 16 is fixed to the base 18 via a die holder or the like.
  • the upper die 17 is fixed to the slide of the drive mechanism via a die holder or the like.
  • the drive mechanism is a mechanism for moving at least one of the lower die 16 and the upper die 17.
  • a cooling mechanism for cooling the die 16, 17 is provided inside each die 16, 17.
  • the holding unit 12 is a mechanism for holding the metal pipe material 5 arranged between the lower die 16 and the upper die 17.
  • the holding unit 12 includes a holding member 21A for holding the metal pipe material 5 at one end in the axial direction D1 of the molding die 11, and a holding member 21B for holding the metal pipe material 5 at the other end in the axial direction D1 of the molding die 11.
  • the holding members 21A and 21B on both sides in the axial direction D1 are divided into an upper member and a lower member, respectively, and hold the metal pipe material 5 by sandwiching the vicinity of the end of the metal pipe material 5 from above and below.
  • the holding members 21A and 21B are provided with a drive mechanism (not shown) and can move in the vertical direction.
  • the holding member does not have to be divided into an upper and lower part, and may be divided into a left and right part, for example.
  • the fluid supply unit 13 is a mechanism for supplying high-pressure fluid into the metal pipe material 5 held between the lower die 16 and the upper die 17.
  • the fluid supply unit 13 supplies high-pressure fluid to the metal pipe material 5 in a high-temperature state to expand the metal pipe material 5.
  • the fluid supply unit 13 is provided on both ends of the molding die 11 in the axial direction D1.
  • the fluid supply unit 13 includes nozzles 22A and 22B that supply fluid from the openings at the ends of the metal pipe material 5 to the inside of the metal pipe material 5, and drive mechanisms 23A and 23B that move the nozzles 22A and 22B back and forth relative to the openings of the metal pipe material 5.
  • the fluid supply unit 13 may supply gas such as high-pressure air or inert gas as the fluid.
  • the fluid supply unit 13 may also be a single device together with the holding unit 12 that has a mechanism for moving the metal pipe material 5 up and down.
  • the electric heating unit 2 is a device that electrically heats the metal pipe material 5.
  • the electric heating unit 2 heats the metal pipe material 5 by passing electricity through the metal pipe material 5.
  • the electric heating units 2 are arranged adjacent to each other at a position spaced apart from the molding device 10 in the axial direction D1.
  • the electric heating unit 2 is provided on the base unit 26.
  • the electric heating unit 2 has electrodes 27A and 27B that are arranged spaced apart from each other in the axial direction D1.
  • the electrodes 27A and 27B are each divided into an upper member and a lower member, and hold the metal pipe material 5 by sandwiching the vicinity of the end of the metal pipe material 5 from above and below.
  • the electrodes 27A and 27B are supported by pedestal units 28A and 28B provided on the base unit 26.
  • the electric heating unit 2 passes a current from a power source (not shown) through the metal pipe material 5 through the electrodes 27A and 27B while the metal pipe material 5 is held by the electrodes 27A and 27B.
  • Electrodes 27A and 27B are provided with a drive mechanism (not shown) that can move the divided members in the vertical direction. Note that electrodes 27A and 27B do not have to be divided into upper and lower parts, but may be divided into left and right parts.
  • the roller conveying section 3 conveys the heated metal pipe material 5 between the electric heating section 2 and the molding device 10.
  • the roller conveying section 3 has a plurality of rollers 31 extending parallel to the width direction D2 (see FIG. 2).
  • the rollers 31 are arranged at equal intervals from each other in the axial direction D1.
  • the height positions of the upper ends of the rollers 31 are set to the same position as the lower end of the metal pipe material 5 held by the electrodes 27A, 27B of the electric heating section 2. This allows the metal pipe material 5 to be smoothly transferred from the electric heating section 2 to the roller conveying section 3.
  • the rollers 31 are arranged from a position adjacent to the electrode 27 on the molding device 10 side to the position of the holding member 21A of the molding device 10.
  • the roller conveying section 3 has a drive section that rotates each roller 31.
  • the rollers 31 are arranged between the molds 16 and 17 when the metal pipe material 5 is being conveyed.
  • the roller conveying unit 3 has a mechanism that moves multiple rollers 31 in the width direction D2 and moves them away from the dies 16 and 17 (see FIG. 4(c)).
  • the transfer section 4 is a device that transfers the metal pipe material 5 heated in the electrical heating section 2 to the roller conveying section 3.
  • the transfer section 4 is arranged on the base section 26 at a position adjacent to the electrical heating section 2 in the axial direction D1.
  • the transfer section 4 is arranged on the opposite side of the electrical heating section 2 to the molding device 10 and the roller conveying section 3.
  • the transfer section 4 includes a main body section 32 arranged on the base section 26, and an extrusion section 33.
  • the extrusion section 33 is supported by the main body section 32 so that it can move back and forth in the axial direction.
  • the extrusion section 33 extrudes the metal pipe material 5 arranged in the electrical heating section 2 to the roller conveying section 3.
  • the reference axis CL2 of the metal pipe material 5 held by the electrodes 27A and 27B is parallel to the axial direction D1.
  • the reference axis CL2 is located above the reference axis CL1 in the molding device 10.
  • the center line of the metal pipe material 5 when being transported by the roller transport unit 3 is parallel to the reference axis CL1 at a position shifted upward from the reference axis CL1.
  • the reference axis CL1 and the reference axis CL2 are parallel to each other and coincide.
  • FIG. 1 The plan view shown in FIG.
  • the center line of the metal pipe material 5 when being transported by the roller transport unit 3 is parallel to the reference axis CL1 and coincides.
  • the reference axis CL3 of the extrusion unit 33 of the transfer unit 4 coincides with the reference axis CL2 of the electrical heating unit 2. Note that the reference axes do not necessarily have to coincide completely, and as long as the problem of the present application can be solved, the reference axes may be slightly misaligned (not necessarily coincide completely).
  • the metal pipe material 5 is held by the electrodes 27A, 27B of the electrical heating unit 2.
  • the metal pipe material 5 is placed on the electrical heating unit 2 by a robot arm or transport device (not shown), or manually by an operator.
  • the electrical heating unit 2 electrically heats the metal pipe material 5 via the electrodes 27A, 27B.
  • a current flows through the metal pipe material 5 in the axial direction D1, and the metal pipe material 5 itself generates heat through Joule heat due to the electrical resistance of the metal pipe material 5 itself.
  • the holding by the electrodes 27A, 27B is released.
  • the transfer section 4 pushes out the metal pipe material 5 from the electric heating section 2 with the extrusion section 33 and transfers it to the roller conveying section 3.
  • the metal pipe material 5 is conveyed to the molding device 10 by the roller conveying section 3.
  • the positioning member 41 extends from below toward the metal pipe material 5.
  • the positioning member 41 extends to the upper side of the roller 31 and restricts the movement of the metal pipe material 5 in the width direction (see Figure 4(b)).
  • the holding members 21A, 21B move upward to hold the metal pipe material 5 on the roller conveying section 3.
  • the movement of the metal pipe material 5 in the conveying direction is restricted by the restricting member 42 (see Figure 4(b)).
  • the molding device 10 lowers the upper die 17 and brings it close to the lower die 16, and closes the molding die 11. Meanwhile, the fluid supply unit 13 seals the openings at both ends of the metal pipe material 5 with the nozzles 22A and 22B and supplies fluid. As a result, the metal pipe material 5 softened by heating expands and comes into contact with the molding surface of the molding die 11. The metal pipe material 5 is then molded to fit the shape of the molding surface of the molding die 11. When a metal pipe with a flange is formed, a part of the metal pipe material 5 is inserted into the gap between the lower die 16 and the upper die 17, and then the mold is closed to crush the inserted part and form a flange part. When the metal pipe material 5 comes into contact with the molding surface, it is quenched by the cooled molding die 11, and the metal pipe material 5 is quenched.
  • the molding system 100 includes an electric heating section 2 that electrically heats the metal pipe material 5, and a processing section 1 that processes the heated metal pipe material 5. Therefore, the metal pipe material 5 that has been electrically heated by the electric heating section 2 is processed in the processing section 1.
  • the molding system 100 includes a roller conveying section 3 that conveys the heated metal pipe material 5 between the electric heating section 2 and the processing section 1. Therefore, the roller conveying section 3 can quickly convey the metal pipe material 5 that has been electrically heated in the electric heating section 2 toward the processing section 1 using multiple rollers 31 without chucking or the like. As a result, the electrically heated metal pipe material 5 can be quickly conveyed to the processing section 1.
  • the roller conveying unit 3 may convey the heated metal pipe material 5 in the same position as when the metal pipe material 5 is processed in the processing unit 1. In this case, the processing unit 1 can quickly process the conveyed metal pipe material 5 without changing the direction of the material. In an embodiment, if a reference axis CL1 of the metal pipe material 5 is set when the metal pipe material 5 is placed in the processing unit 1, the roller conveying unit 3 conveys the metal pipe material 5 in the axial direction D1 along which the reference axis CL1 extends.
  • the roller conveying unit 3 may convey the metal pipe material 5 parallel to the reference axis CL1 at a position offset from the reference axis CL1.
  • the roller conveying unit 3 can convey the heated metal pipe material 5 in the same position as the metal pipe material 5 was when it was processed in the processing unit 1. Therefore, the processing unit 1 can quickly process the conveyed metal pipe material 5 without changing the direction of the material by moving it in parallel by the amount of deviation from the reference axis CL1.
  • the roller conveying unit 3 conveys the metal pipe material 5 parallel to the reference axis CL1 at a position offset upward from the reference axis CL1.
  • the metal pipe material 5 can be placed in the molding position of the molding device 10 simply by lowering it downward from the roller conveying unit 3 in a state parallel to the reference axis CL1.
  • the roller conveying unit 3 can convey the metal pipe material 5 on the reference axis CL1, so the metal pipe material 5 can be placed at the forming position of the forming device 10 without parallel movement to eliminate misalignment.
  • the processing unit 1 may be a forming device 10 that presses and forms the metal pipe material 5.
  • the forming device 10 can quickly form the electrically heated metal pipe material 5 while suppressing a drop in temperature.
  • the molding system 100 may further include a transfer section 4 that transfers the metal pipe material 5 heated by the electrical heating section 2 to the roller conveying section 3.
  • the transfer section 4 can quickly transfer the electrically heated metal pipe material 5 to the roller conveying section 3.
  • the processing unit 1 may be a high-temperature heating unit 50 that heats the metal pipe material 5 to a higher temperature than the electrically heated unit 2.
  • the high-temperature heating unit 50 can quickly heat the electrically heated metal material to an even higher temperature while suppressing a drop in temperature.
  • a high-temperature heating section 50 is disposed between the electrical heating section 2 and the molding device 10.
  • the roller conveying section 3 conveys the metal pipe material 5 from the electrical heating section 2 to the high-temperature heating section 50.
  • the roller conveying section 3 conveys the metal pipe material 5 to the molding device 10.
  • the electrical heating section 2 heats the metal pipe material 5 from 20°C to 600°C.
  • the high-temperature heating section 50 heats the metal pipe material 5 from 600°C to 1000°C.
  • the transfer unit 4 transfers the metal pipe material 5 to the roller conveying unit 3 by pushing it out, but the metal pipe material 5 may also be moved to the roller conveying unit 3 using a tool that pulls it out of the electrical heating unit 2.
  • the center line of the metal pipe material 5 transported by the roller transport section 3 and the reference axis CL2 of the electrical heating section 2 are offset upward from the reference axis CL1 of the molding device 10, but they may be positioned completely on the reference axis CL1.
  • the direction in which the roller conveying section 3 conveys the metal pipe material 5 to the processing section 1 is not particularly limited, and it may be conveyed from the width direction D2.
  • the metal material is not limited to metal pipe material, but may be metal plate material. In that case, a molding device that does not have a fluid supply section will be used.
  • a forming system for heating a metal material comprising: An electric heating unit that electrically heats the metal material; A processing unit that processes the heated metal material; a roller conveying section that conveys the heated metal material between the electrical heating section and the processing section.
  • the roller transport unit transports the heated metal material in the same orientation as when the metal material is processed in the processing unit.
  • the roller conveying unit conveys the metal material parallel to the reference axis at a position offset from the reference axis.
  • Processing section 2... Electrical heating section, 3... Roller conveying section, 4... Transfer section, 5... Metal pipe material (metal material), 10... Molding device, 50... High-temperature heating section, 100... Molding system.
  • Metal pipe material metal material
  • Molding device 50... High-temperature heating section, 100... Molding system.

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Abstract

成形システムは、金属材料を加熱する成形システムであって、金属材料を通電加熱する通電加熱部と、加熱された金属材料を加工する加工部と、通電加熱部と加工部との間で加熱された金属材料を搬送するローラ搬送部と、を備える。

Description

成形システム
　本開示は、成形システムに関する。
　従来、加熱された金属材料を加工する装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この加工装置は、成形装置である。成形装置は、加熱された金属パイプ材料を成形金型と接触させて成形を行うと同時に焼き入れを行うことができる。
特開２００９－２２０１４１号公報
　上述の特許文献１に記載の加工装置では、成形装置内の電極を用いて通電加熱を行っている。このような通電加熱部は、加工装置の外部に配置される場合がある。この場合、外部の通電加熱部で金属材料を加熱したら、ロボットアームなどで加工装置に搬送する。しかしこの方法では、金属材料をチャッキングする時間や三次元の搬送軌跡が必要となり、搬送に時間がかかり金属材料の温度が低下するという問題があった。一方、高速のロボットアームは高価である上、チャッキングにはまだ時間がかかるという問題がある。
　本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、通電加熱された金属材料を速やかに加工部へ搬送することができる成形システムを提供することを目的とする。
　本開示に係る成形システムは、金属材料を加熱する成形システムであって、金属材料を通電加熱する通電加熱部と、加熱された金属材料を加工する加工部と、通電加熱部と加工部との間で加熱された金属材料を搬送するローラ搬送部と、を備える。
　成形システムは、金属材料を通電加熱する通電加熱部と、加熱された金属材料を加工する加工部と、を備える。従って、通電加熱部によって通電加熱された金属材料は、加工部にて加工される。ここで、成形システムは、通電加熱部と加工部との間で加熱された金属材料を搬送するローラ搬送部を備える。そのため、ローラ搬送部は、通電加熱部で通電加熱された金属材料を、チャッキングなどを行うことなしに、複数のローラを用いて速やかに加工部へ向かって搬送することができる。以上より、通電加熱された金属材料を速やかに加工部へ搬送することができる。
　ローラ搬送部は、加工部で加工が行われるときの金属材料の姿勢のまま、加熱された金属材料を搬送してよい。この場合、加工部は、搬送されてきた金属部材の方向転換などを行うことなく速やかに加工することができる。
　加工部において金属材料が設置されたときの金属材料の基準軸を設定した場合、ローラ搬送部は、基準軸上からずれた位置において、基準軸と平行に金属材料を搬送してよい。この場合、ローラ搬送部は、加工部での加工が行われるときの金属材料の姿勢のまま、加熱された金属材料を搬送することができる。そのため、加工部は、基準軸上からずれた分だけ平行移動させることで、搬送されてきた金属部材の方向転換などを行うことなく速やかに加工することができる。
　加工部は、金属材料をプレスして成形する成形装置であってよい。この場合、成形装置は、通電加熱された金属材料を温度低下を抑制した状態で速やかに成形することができる。
　加工部は、通電加熱部より高温で金属材料を加熱する高温加熱部であってよい。この場合、高温加熱部は、通電加熱された金属材料を温度低下を抑制した状態で速やかに更に高い温度に加熱することができる。
　成形システムは、通電加熱部で加熱された金属材料をローラ搬送部へ移送する移送部を更に備えてよい。この場合、移送部は、通電加熱された金属材料を速やかにローラ搬送部へ移送することができる。
　本開示によれば、通電加熱された金属材料を速やかに加工部へ搬送することができる成形システムを提供できる。
本実施形態に係る成形システムの構成を示す概略構成図である。 本実施形態に係る成形システムの構成を示す概略構成図である。 成形システムの動作を示す概略図である。 成形システムの動作を示す概略図である。 変形例に係る成形システムの構成を示す概略構成図である。 変形例に係る成形システムの構成を示す概略構成図である。
　以下、本開示の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
　図１及び図２は、本実施形態に係る成形システム１００の構成を示す概略構成図である。成形システム１００は、金属材料を成形するシステムである。成形システム１００は、金属材料を加熱する加熱システムとしての機能も有する。図１及び図２に示すように、成形システム１００は、加工部１と、通電加熱部２と、ローラ搬送部３と、移送部４と、を備える。本実施形態では、金属材料として金属パイプ材料５を用いる。
　加工部１は、加熱された金属パイプ材料５を加工する装置である。本実施形態では、加工部１として、加熱された金属パイプ材料５をプレスして成形する成形装置１０が採用される。成形装置１０は、加熱された金属パイプ材料５を成形金型１１で成形する装置である。本実施形態では、成形装置１０として、加熱された金属パイプ材料５に流体を供給して成形金型１１の成形面に接触させることで中空形状の金属パイプの成形及び焼き入れを行う成形装置が採用されている。
　図１に示すように、本実施形態では、成形装置１０は、水平面上に設置される。成形装置１０は、成形金型１１と、保持部１２と、流体供給部１３と、を備える。なお、本明細書において、金属パイプ材料５は、成形装置１０での成形完了前の中空物品を指す。金属パイプ材料５は、焼入れ可能な鋼種のパイプ材料である。また、成形装置１０において金属パイプ材料５が設置されたときの金属パイプ材料５の基準軸ＣＬ１を設定する。基準軸ＣＬ１が延びる方向を「軸方向Ｄ１」と称する場合がある。また、水平方向のうち、軸方向Ｄ１と直交する方向を「幅方向Ｄ２」と称する場合がある。
　成形金型１１は、金属パイプ材料５から金属パイプを成形する型であり、上下方向に互いに対向する下側の金型１６及び上側の金型１７を備える。下側の金型１６及び上側の金型１７は、鋼鉄製ブロックで構成される。下側の金型１６及び上側の金型１７のそれぞれには、金属パイプ材料５が収容される凹部が設けられる。下側の金型１６と上側の金型１７は、互いに密接した状態（型閉状態）で、各々の凹部が金属パイプ材料５を成形すべき目標形状の空間を形成する。従って、各々の凹部の表面が成形金型１１の成形面となる。下側の金型１６は、ダイホルダ等を介して基台１８に固定される。上側の金型１７は、ダイホルダ等を介して駆動機構のスライドに固定される。なお、駆動機構は、下側の金型１６及び上側の金型１７の少なくとも一方を移動させる機構である。なお、各金型１６，１７の内部には、当該金型１６，１７を冷却する冷却機構が設けられる。
　保持部１２は、下側の金型１６及び上側の金型１７の間に配置される金属パイプ材料５を保持する機構である。保持部１２は、成形金型１１の軸方向Ｄ１における一端側にて金属パイプ材料５を保持する保持部材２１Ａと、成形金型１１の軸方向Ｄ１における他端側にて金属パイプ材料５を保持する保持部材２１Ｂと、を備える。軸方向Ｄ１の両側の保持部材２１Ａ，２１Ｂは、それぞれ上側の部材と下側の部材に分割されており、金属パイプ材料５の端部付近を上下方向から挟み込むことによって、当該金属パイプ材料５を保持する。保持部材２１Ａ，２１Ｂには、図示されない駆動機構が設けられており、上下方向に移動可能である。なお、保持部材は上側と下側に分割されていなくともよい、例えば左側と右側に分割されていても良い。
　流体供給部１３は、下側の金型１６及び上側の金型１７の間に保持された金属パイプ材料５内に高圧の流体を供給するための機構である。流体供給部１３は、高温状態となった金属パイプ材料５に高圧の流体を供給して、金属パイプ材料５を膨張させる。流体供給部１３は、成形金型１１の軸方向Ｄ１の両端側に設けられる。流体供給部１３は、金属パイプ材料５の端部の開口部から当該金属パイプ材料５の内部へ流体をそれぞれ供給するノズル２２Ａ，２２Ｂと、ノズル２２Ａ，２２Ｂを金属パイプ材料５の開口部に対して進退移動させる駆動機構２３Ａ，２３Ｂと、を備える。なお、流体供給部１３は、流体として、高圧の空気や不活性ガスなどの気体を供給してよい。また、流体供給部１３は、金属パイプ材料５を上下方向へ移動する機構を有する保持部１２とともに、同一装置としても良い。
　通電加熱部２は、金属パイプ材料５を通電加熱する装置である。通電加熱部２は、金属パイプ材料５へ通電することで当該金属パイプ材料５を加熱する。通電加熱部２は、成形装置１０から軸方向Ｄ１へ離間した位置にて隣り合うように配置される。通電加熱部２は、ベース部２６上に設けられている。通電加熱部２は、軸方向Ｄ１に互いに離間するように配置された電極２７Ａ，２７Ｂを備える。電極２７Ａ，２７Ｂは、それぞれ上側の部材と下側の部材に分割されており、金属パイプ材料５の端部付近を上下方向から挟み込むことによって、当該金属パイプ材料５を保持する。電極２７Ａ，２７Ｂは、ベース部２６上に設けられた台座部２８Ａ，２８Ｂに支持されている。通電加熱部２は、金属パイプ材料５を電極２７Ａ，２７Ｂで保持した状態にて、図示されない電源から電極２７Ａ，２７Ｂを介して金属パイプ材料５に電流を流す。電極２７Ａ，２７Ｂには、図示されない駆動機構が設けられており、分割された部材を上下方向に移動可能である。なお、電極２７Ａ、２７Ｂは上下に分割されておらず、左右に分割されていても良い。
　ローラ搬送部３は、通電加熱部２と成形装置１０との間で加熱された金属パイプ材料５を搬送する。ローラ搬送部３は、幅方向Ｄ２と平行に延びる複数のローラ３１を有する（図２参照）。複数のローラ３１は、軸方向Ｄ１に互いに等間隔で離間した状態で配置される。複数のローラ３１の上端の高さ位置は、通電加熱部２の電極２７Ａ，２７Ｂで保持されている状態の金属パイプ材料５の下端と同じ位置に設定される。これにより、金属パイプ材料５は、通電加熱部２からローラ搬送部３へスムーズに移送される。複数のローラ３１は、成形装置１０側の電極２７に隣り合う位置から、成形装置１０の保持部材２１Ａの位置まで配置される。ローラ搬送部３は、各ローラ３１を回転させる駆動部を有している。複数のローラ３１は、金属パイプ材料５を搬送しているときは、金型１６，１７間に配置される。これに対し、ローラ搬送部３は、複数のローラ３１を幅方向Ｄ２に移動させて、金型１６、１７から退避させる機構を有している（図４（ｃ）参照）。
　移送部４は、通電加熱部２で加熱された金属パイプ材料５をローラ搬送部３へ移送する装置である。移送部４は、ベース部２６上において、通電加熱部２に軸方向Ｄ１に隣り合う位置に配置される。移送部４は、通電加熱部２に対して、成形装置１０及びローラ搬送部３とは反対側に配置される。移送部４は、ベース部２６上に配置された本体部３２と、押出部３３と、を備える。押出部３３は、本体部３２に軸方向に往復移動可能に支持されている。押出部３３は、通電加熱部２に配置された金属パイプ材料５をローラ搬送部３へ押し出す。
　各部位での金属パイプ材料５の位置について説明する。電極２７Ａ，２７Ｂで保持された状態の金属パイプ材料５の基準軸ＣＬ２は、軸方向Ｄ１と平行となる。図１に示す正面視において、基準軸ＣＬ２は、成形装置１０における基準軸ＣＬ１の上方に配置される。ローラ搬送部３で搬送されているときの金属パイプ材料５の中心線は、基準軸ＣＬ１に対して上方へずれた位置にて、基準軸ＣＬ１と平行になる。図２に示す平面視において、基準軸ＣＬ１と基準軸ＣＬ２とは互いに平行になり一致する。図２に示す平面視において、ローラ搬送部３で搬送されているときの金属パイプ材料５の中心線は、基準軸ＣＬ１と平行になり一致する。移送部４の押出部３３の基準軸ＣＬ３は、通電加熱部２の基準軸ＣＬ２と一致する。なお、基準軸が一致するとは、基準軸同士が完全に一致していなくともよく、本願課題を解決できるのであれば、多少基準軸同士がズレていても（完全に一致していなくても）よい。
　次に、成形システム１００の動作について説明する。まず、通電加熱部２の電極２７Ａ，２７Ｂで金属パイプ材料５を保持する。通電加熱部２に対しては、図示されないロボットアームや搬送装置、また作業者の手作業によって金属パイプ材料５が配置される。次に、通電加熱部２は、電極２７Ａ，２７Ｂを介して金属パイプ材料５を通電加熱する。これにより、金属パイプ材料５に軸方向Ｄ１の電流が流れ、金属パイプ材料５自身の電気抵抗により、金属パイプ材料５自体がジュール熱によって発熱する。加熱後、電極２７Ａ，２７Ｂによる保持を解除する。
　移送部４は、押出部３３で通電加熱部２の金属パイプ材料５を押し出して、ローラ搬送部３へ移送する。これにより、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、金属パイプ材料５は、ローラ搬送部３によって成形装置１０へ搬送される。金属パイプ材料５が、金型１６，１７の位置まで来たら、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、下側から金属パイプ材料５に向かって位置決め部材４１が延びる。位置決め部材４１は、ローラ３１の上側まで延びて、金属パイプ材料５の幅方向の動きを規制する（図４（ｂ）参照）。この状態で、保持部材２１Ａ，２１Ｂは、上方へ移動して、ローラ搬送部３上の金属パイプ材料５を保持する。なお、金属パイプ材料５は、規制部材４２によって搬送方向への移動が規制される（図４（ｂ）参照）。
　次に、図３（ｃ）及び図４（ｃ）に示すように、ローラ搬送部３のローラ３１が金型１６，１７の位置から退避する。また、位置決め部材４１及び保持部材２１Ａ，２１Ｂが、金属パイプ材料５と共に、下方へ下がる。これにより、金属パイプ材料５は、成形位置にて、保持部材２１Ａ，２１Ｂにて保持された状態となる。
　成形装置１０は、上側の金型１７を降ろして下側の金型１６に近接させ、成形金型１１の型閉を行う。その一方、流体供給部１３は、ノズル２２Ａ，２２Ｂで金属パイプ材料５の両端の開口部をシールすると共に、流体を供給する。これにより、加熱により軟化した金属パイプ材料５が膨張して成形金型１１の成形面と接触する。そして、金属パイプ材料５は、成形金型１１の成形面の形状に沿うように成形される。なお、フランジ付きの金属パイプを形成する場合、下側の金型１６と上側の金型１７との間の隙間に金属パイプ材料５の一部を進入させた後、更に型閉を行って、当該進入部を押しつぶしてフランジ部とする。金属パイプ材料５が成形面に接触すると、冷却された成形金型１１で急冷されることによって、金属パイプ材料５の焼き入れが実施される。
　次に、本実施形態に係る成形システム１００の作用・効果について説明する。
　成形システム１００は、金属パイプ材料５を通電加熱する通電加熱部２と、加熱された金属パイプ材料５を加工する加工部１と、を備える。従って、通電加熱部２によって通電加熱された金属パイプ材料５は、加工部１にて加工される。ここで、成形システム１００は、通電加熱部２と加工部１との間で加熱された金属パイプ材料５を搬送するローラ搬送部３を備える。そのため、ローラ搬送部３は、通電加熱部２で通電加熱された金属パイプ材料５を、チャッキングなどを行うことなしに、複数のローラ３１を用いて速やかに加工部１へ向かって搬送することができる。以上より、通電加熱された金属パイプ材料５を速やかに加工部１へ搬送することができる。
　ローラ搬送部３は、加工部１での加工が行われるときの金属パイプ材料５の姿勢のまま、加熱された金属パイプ材料５を搬送してよい。この場合、加工部１は、搬送されてきた金属パイプ材料５の方向転換などを行うことなく速やかに加工することができる。実施形態においては、加工部１において金属パイプ材料５が設置されたときの金属パイプ材料５の基準軸ＣＬ１を設定した場合、ローラ搬送部３は、基準軸ＣＬ１が延びる軸方向Ｄ１へ金属パイプ材料５を搬送している。
　加工部１において金属パイプ材料５が設置されたときの金属パイプ材料５の基準軸ＣＬ１を設定した場合、ローラ搬送部３は、基準軸ＣＬ１上からずれた位置において、基準軸ＣＬ１と平行に金属パイプ材料５を搬送してよい。この場合、ローラ搬送部３は、加工部１での加工が行われるときの金属パイプ材料５の姿勢のまま、加熱された金属パイプ材料５を搬送することができる。そのため、加工部１は、基準軸ＣＬ１上からずれた分だけ平行移動させることで、搬送されてきた金属パイプ材料５の方向転換などを行うことなく速やかに加工することができる。本実施形態では、正面視において、ローラ搬送部３は、基準軸ＣＬ１から上方にずれた位置にて、基準軸ＣＬ１と平行に金属パイプ材料５を搬送する。従って、ローラ搬送部３から金属パイプ材料５を基準軸ＣＬ１と平行な状態にて下方へ下ろすだけで、成形装置１０の成形位置に配置することができる。なお、平面視において、ローラ搬送部３は、基準軸ＣＬ１上で金属パイプ材料５を搬送できるため、ずれを解消するための平行移動なしに、金属パイプ材料５を成形装置１０の成形位置に配置することができる。
　加工部１は、金属パイプ材料５をプレスして成形する成形装置１０であってよい。この場合、成形装置１０は、通電加熱された金属パイプ材料５を温度低下を抑制した状態で速やかに成形することができる。
　成形システム１００は、通電加熱部２で加熱された金属パイプ材料５をローラ搬送部３へ移送する移送部４を更に備えてよい。この場合、移送部４は、通電加熱された金属パイプ材料５を速やかにローラ搬送部３へ移送することができる。
　本開示は、上述の実施形態に限定されるものではない。
　上述の実施形態では、加工部１として成形装置１０が採用されていた。これに代えて、またはこれに加えて、他の装置を採用してもよい。例えば、図５及び図６に示すように、加工部１は、通電加熱部２より高温で金属パイプ材料５を加熱する高温加熱部５０であってよい。この場合、高温加熱部５０は、通電加熱された金属材料を温度低下を抑制した状態で速やかに更に高い温度に加熱することができる。
　通電加熱部２と成形装置１０との間には、高温加熱部５０が配置される。ローラ搬送部３は、通電加熱部２から高温加熱部５０へ金属パイプ材料５を搬送する。ローラ搬送部３は、高温加熱部５０での加熱が完了したら、金属パイプ材料５を成形装置１０へ搬送する。例えば、通電加熱部２が金属パイプ材料５を２０℃から６００℃へ加熱する。高温加熱部５０は、金属パイプ材料５を６００℃から１０００℃へ加熱する。
　上述の実施形態では、移送部４は、金属パイプ材料５を押し出すことでローラ搬送部３へ移送していたが、金属パイプ材料５を通電加熱部２から引き抜く治具を用いてローラ搬送部３へ移動してもよい。
　上述の実施形態では、ローラ搬送部３で搬送される金属パイプ材料５の中心線と通電加熱部２の基準軸ＣＬ２は、成形装置１０の基準軸ＣＬ１から上方にずれていたが、完全に基準軸ＣＬ１上に配置されてもよい。
　ローラ搬送部３が加工部１へ金属パイプ材料５を搬送する方向は特に限定されず、幅方向Ｄ２から搬送してもよい。
　金属材料は、金属パイプ材料に限定されず、金属の板材であってもよい。その場合、流体供給部を設けられない成形装置が採用されることになる。
［形態１］
　金属材料を加熱する成形システムであって、
　前記金属材料を通電加熱する通電加熱部と、
　加熱された前記金属材料を加工する加工部と、
　前記通電加熱部と前記加工部との間で加熱された前記金属材料を搬送するローラ搬送部と、を備える、成形システム。
［形態２］
　前記ローラ搬送部は、前記加工部で加工が行われるときの前記金属材料の姿勢のまま、加熱された前記金属材料を搬送する、形態１に記載の成形システム。
［形態３］
　前記加工部において前記金属材料が設置されたときの前記金属材料の基準軸を設定した場合、
　前記ローラ搬送部は、前記基準軸上からずれた位置において、前記基準軸と平行に前記金属材料を搬送する、形態１又は２に記載の成形システム。
［形態４］
　前記加工部は、前記金属材料をプレスして成形する成形装置である、形態１～３の何れか一項に記載の成形システム。
［形態５］
　前記加工部は、前記通電加熱部より高温で前記金属材料を加熱する高温加熱部である、形態１～４の何れか一項に記載の成形システム。
［形態６］
　前記通電加熱部で加熱された前記金属材料を前記ローラ搬送部へ移送する移送部を更に備える、形態１～５の何れか一項に記載の成形システム。
　１…加工部、２…通電加熱部、３…ローラ搬送部、４…移送部、５…金属パイプ材料（金属材料）、１０…成形装置、５０…高温加熱部、１００…成形システム。

Claims (6)

  1. 　金属材料を成形する成形システムであって、
    　前記金属材料を通電加熱する通電加熱部と、
    　加熱された前記金属材料を加工する加工部と、
    　前記通電加熱部と前記加工部との間で加熱された前記金属材料を搬送するローラ搬送部と、を備える、成形システム。
  2. 　前記ローラ搬送部は、前記加工部で加工が行われるときの前記金属材料の姿勢のまま、加熱された前記金属材料を搬送する、請求項１に記載の成形システム。
  3. 　前記加工部において前記金属材料が設置されたときの前記金属材料の基準軸を設定した場合、
    　前記ローラ搬送部は、前記基準軸上からずれた位置において、前記基準軸と平行に前記金属材料を搬送する、請求項１に記載の成形システム。
  4. 　前記加工部は、前記金属材料をプレスして成形する成形装置である、請求項１に記載の成形システム。
  5. 　前記加工部は、前記通電加熱部より高温で前記金属材料を加熱する高温加熱部である、請求項１に記載の成形システム。
  6. 　前記通電加熱部で加熱された前記金属材料を前記ローラ搬送部へ移送する移送部を更に備える、請求項１に記載の成形システム。
     
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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